基于COⅠ、COⅡ和COⅢ基因的蝗總科分子系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、蝗蟲是蝗總科Acridoidea昆蟲的統(tǒng)稱，蝗總科隸屬于昆蟲綱Insecta，直翅目Orthoptera，蝗亞目Caelifera。全世界記載蝗蟲12000余種，我國有1200余種?；认x不僅是重要的農(nóng)牧業(yè)害蟲，有些種類也具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。許多學(xué)者基于不同的觀點從不同分類水平對蝗總科系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)行了探討，但其科級分類一直存在爭議。因此我們從分子水平上探討蝗總科的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，以期為進(jìn)一步完善蝗總科分類系統(tǒng)提供一些分子證據(jù)。
　　本研

2、究測定了10種蝗蟲的線粒體COⅠ、COⅡ和COⅢ基因全序列，利用MEGA5軟件對序列進(jìn)行堿基組成和變異、密碼子和氨基酸使用頻率、堿基替換和替換飽和性分析。同時從GenBank下載蝗總科22種蝗蟲以及直翅目其它總科的5種外群的相關(guān)基因序列，使用MEGA和PAUP軟件分別構(gòu)建基于以上三個基因聯(lián)合數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)發(fā)育樹，對蝗總科科級階元的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)論如下：
　　1、核酸序列堿基組成及變異：蝗總科昆蟲的COⅠ、COⅡ和COⅢ基

3、因序列中，COⅠ基因最為保守。3個基因保守性最高的是密碼子第2位，占全部保守位點的50％以上，變異率最高的是密碼子第3位。堿基組成具有明顯的A/T偏向性，A+T的平均含量為68.5％-70.6％，COⅠ基因的密碼子第3位點的A+T含量最高，達(dá)到86.2％。
　　2、堿基替換：COⅠ、COⅡ和COⅢ基因的堿基替換速率較高，3個基因全序列的轉(zhuǎn)換數(shù)與顛換數(shù)總體上基本相等，平均R值為1。部分位點轉(zhuǎn)換數(shù)大于顛換數(shù)，R大于1，也有的位點顛換數(shù)

4、大于轉(zhuǎn)換數(shù)，R小于1。但所有R值均遠(yuǎn)大于提供系統(tǒng)發(fā)育信息的臨界值0.4。3個基因的轉(zhuǎn)換均有飽和的趨勢，而顛換均未達(dá)到飽和。
　　3、密碼子使用和氨基酸組成：COⅠ基因共使用503個密碼子，COⅡ基因共使用226個密碼子，COⅢ基因使用261個密碼子。通過比對37種直翅目昆蟲的COⅠ基因全序列，推斷COⅠ基因起始密碼子為ATGA、GTGA和ATGG等四聯(lián)起始密碼子。而COⅡ和COⅢ基因的起始密碼子為ATG，3基因的終止密碼子均以TA

5、A為主，也有TAG或單堿基T。3個基因在氨基酸組成上均有一定的偏向性，亮氨酸、異亮氨酸、絲氨酸等幾種氨基酸含量明顯偏高，而半胱氨酸、谷氨酸等含量明顯較低。
　　4、蝗總科系統(tǒng)發(fā)育分析：通過NJ法和MP法，重建了蝗總科8科32種蝗蟲的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。結(jié)果顯示，外群最先從樹的根部分出，蝗總科為單系群，在蝗總科內(nèi)只有斑翅蝗科、瘤錐蝗科、錐頭蝗科和癩蝗科為單系群，斑腿蝗科、槌角蝗科、網(wǎng)翅蝗科和劍角蝗科均非單系群。斑翅蝗科為最進(jìn)化的類群；網(wǎng)翅

6、蝗科和槌角蝗科親緣關(guān)系較近，與劍角蝗科一起構(gòu)成蝗總科中較進(jìn)化的類群；斑腿蝗科昆蟲雖然沒有聚為一支，但較集中的分布在蝗總科單系群的中部；癩蝗科是較原始的類群；錐頭蝗科和瘤錐蝗科親緣關(guān)系較近，為蝗總科最原始的類群。對系統(tǒng)樹綜合分析，推斷蝗總科8科之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系如下：（錐頭蝗科+瘤錐蝗科）→癩蝗科→斑腿蝗科→（網(wǎng)翅蝗科+槌角蝗科）→劍角蝗科→斑翅蝗科。
　　5、本研究基于COⅠ、COⅡ和COⅢ基因序列的堿基替換分析、替換飽和性分析以